如何系統的學(xué)習單片機？

01 需要一塊開(kāi)發(fā)板——讓單片機動(dòng)起來(lái)

買(mǎi)一塊開(kāi)發(fā)板，按照配套的demo程序，自己改改，讓外設動(dòng)起來(lái)，比如OLED顯示內容，電機啟停、調速，溫濕度采集等等。這一步是為了讓你體會(huì )到，單片機如何通過(guò)編程實(shí)現對硬件的操作。

這樣的開(kāi)發(fā)板太多了，建議從STM32入手，原因有二：一是資料最全，開(kāi)發(fā)環(huán)境比較友好，而且今后在產(chǎn)品中使用也比較多；二是開(kāi)發(fā)板都不貴，而且最好選外設多的，帶顯示，帶通信接口的開(kāi)發(fā)板。

即使一開(kāi)始不懂，開(kāi)發(fā)板配套的學(xué)習包，足夠你學(xué)一陣子了，STM32官方也有現成的Cubemx工具來(lái)幫你生成基礎代碼。

02自己設計一個(gè)小demo——掌握基本外設

我建議有硬件設計能力的，可以自己設計制作一款開(kāi)發(fā)板，盡量多的加入不同類(lèi)型的外設，因為以后你研發(fā)產(chǎn)品，就是基于這些外設的應用邏輯組合。然后一個(gè)個(gè)移植外設驅動(dòng)，當然更建議自己寫(xiě)驅動(dòng)，驅動(dòng)寫(xiě)得好能最大程度發(fā)揮硬件的性能。

受限于單片機的性能都比較一般，基礎的外設的連接方式大致有這些：IO、I2C、SPI、ADDA、UART、CAN、RGB888……等這些低速接口，有的也帶USB。

等你玩轉了這些，以后升級到更強的平臺，那么高速接口學(xué)習起來(lái)也只是工作量的問(wèn)題，大同小異。

在移植和寫(xiě)驅動(dòng)的過(guò)程中，要學(xué)會(huì )看datasheet，spec。雖然一個(gè)簡(jiǎn)單的芯片規格書(shū)就是幾十上百頁(yè)，但并不是你都要去看懂的，只要知道提取自己有用的信息，比如I2C設備，它的總線(xiàn)最高頻率，你在做時(shí)序控制時(shí)不能超過(guò)它的上限。

在調試過(guò)程中，你一定會(huì )遇到非常細節的問(wèn)題，這時(shí)候，借助一定的工具和手段，可以讓你變得更加高效，比如學(xué)會(huì )用示波器去看數據波形，學(xué)會(huì )看時(shí)序，分析通信協(xié)議，用萬(wàn)用表去檢測基本的故障。

下面視頻是用STM32通過(guò)對步進(jìn)電機和電磁鐵的控制，來(lái)實(shí)現紡織機機頭的功能。盡管我也做了多年開(kāi)發(fā)，在遇到新的外設時(shí)，調試還是花了不少精力。參數是調出來(lái)的，有時(shí)候就差幾十us的延時(shí)，性能就相差很多，所以在研發(fā)的過(guò)程中一定要耐心：

03學(xué)著(zhù)做一個(gè)完整的小產(chǎn)品——產(chǎn)品思維

前2步的基礎，新手的你已經(jīng)大致有信心了。接來(lái)下可以做一些設備的聯(lián)動(dòng)，實(shí)現一個(gè)產(chǎn)品的基礎功能，一個(gè)簡(jiǎn)單的單機設備。舉個(gè)例子，通過(guò)溫濕度監測，來(lái)控制繼電器，繼電器外加電熱絲或加熱裝置，并且實(shí)時(shí)顯示該溫度值，這就是一個(gè)溫度控制的產(chǎn)品了。

這些設計不難的，難的是在這一步里你要有一定的產(chǎn)品思維了。要列出你這個(gè)產(chǎn)品的需求，解決了什么痛點(diǎn)，根據明確的需求去選擇相應的單片機方案，你要知道實(shí)現這樣的功能，需要選擇什么樣的技術(shù)方案，綜合還要考慮成本。

這里面的信息量和變數其實(shí)非常大，比如你要設計一款帶有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的產(chǎn)品，那么你是選擇自帶RMII接口的單片機，還是通過(guò)增加一個(gè)串口轉網(wǎng)絡(luò )的模組來(lái)實(shí)現？這可能涉及到你需要通信的網(wǎng)絡(luò )速度，也要考慮綜合成本，以及開(kāi)發(fā)的難易程度。

有時(shí)候，這需要權衡產(chǎn)品本身的硬件成本，和你的開(kāi)發(fā)周期，并不是一味追求硬件成本最優(yōu)，如果出貨量不大的產(chǎn)品或項目，應該更傾向于選擇自己熟悉的單片機平臺，這樣開(kāi)發(fā)周期最短，人力消耗最低，避免撿了芝麻，丟了西瓜的情況發(fā)生，因為很多項目，時(shí)間要求是很緊迫的。

做產(chǎn)品，實(shí)現功能很簡(jiǎn)單，但整體的可靠性、穩定性、兼容性是很難的，這個(gè)問(wèn)題主要討論單片機，所以產(chǎn)品其他延伸的話(huà)題就不展開(kāi)了。

04讓你的單片機連接到全世界——嘗試通信

現在很多產(chǎn)品都物聯(lián)網(wǎng)化了，進(jìn)一步的，你可以去研究基于單片機的有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)通信方式，最簡(jiǎn)單的通過(guò)串口連接WIFI、GPRS模組，學(xué)習MQTT等物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議實(shí)現單片機與互聯(lián)網(wǎng)的連接。

MQTT協(xié)議基于json，即使完全不懂的人，學(xué)半天也就會(huì )了，上手比較容易，PC端有很多客戶(hù)端可以直接用，適合信息量不大、實(shí)時(shí)性要求不高的數據采集、遠程控制。

通信模組和方式就很多了，WIFI、Zigbee、BT、Lora、GPRS、Lora、NB、4G/5G、433等各種小無(wú)線(xiàn)，以后可以專(zhuān)門(mén)寫(xiě)一篇來(lái)介紹這些通信方式的不同應用場(chǎng)景。

之所以把通信這塊單獨拎出來(lái)，因為通信讓萬(wàn)物互聯(lián)，有了更多可玩性和可能性，讓冰冷的單片機成為有想象力的產(chǎn)品。

最后的總結：做了越多的產(chǎn)品就越覺(jué)得，沒(méi)有一個(gè)產(chǎn)品是簡(jiǎn)單的，容易的，希望大家耐心一點(diǎn)，打好基礎，后面的路子就會(huì )很寬。

除了以上4點(diǎn)，后面遇到更復雜的項目，可以上RTOS、MBED等輕量化，適合單片機的操作系統。大家不要一味想著(zhù)去搞linux，單片機一直在迭代，現在性能強的單片機還是很多的，而實(shí)際工業(yè)上有很多需求，單片機綽綽有余，性?xún)r(jià)比極高，開(kāi)發(fā)周期短，穩定，這些都是很好的。

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